Метод повышения эффективности операций контроля в информационно-измерительных системах Керножицкий, А. В.

Введение к работе

Актуальность темы. В настоящее время, при функционировании сложных технических систем обработка диагностической информации, как правило, проводится полностью на наземном комплексе управления (НКУ), а на борту организуется лишь ее сбор и предобработка. С учётом того, что сеансы связи с НКУ ограничены и возможны только в определённые интервалы времени, устранение отказов и вызванных ими последствий занимают продолжительное время, недопустимое в современных условиях. Это может вызвать массу нежелательных последствий, вплоть до срыва выполнения поставленной задачи.

Таким образом, существует необходимость в применении методов бортового контроля с восстановлением, позволяющих эбнаружить и парировать нарушения в работоспособности эборудования (БС) на ранних стадиях их развития (с минимальным временем задержки обнаружения аварийных :итуаций (ЗО АС)).

Следует отметить, что ввиду наличия ограничений на объём запоминаемых и обрабатываемых данных, а также на время их обработки, как правило, не представляется возможным зрганизовать непрерывный контроль.

Традиционный подход к решению задачи обеспечения $аданного времени ЗО АС, основывается на увеличении числа циклов контроля, проводимых через равные промежутки времени, їто не всегда допустимо и связано с дополнительными материальными затратами. Кроме того, такой метод контроля не считывает случайную природу возникновения АС.

Учитывая вышеизложенное, существует необходимость в юиске методов, которые позволят повысить оперативность юнтроля не за счёт наращивании количества циклов, а за счёт отравления потоком событий, образуемым циклами контроля во ремени. Известны методы управления этим потоком, когда циклы :онтроля располагаются через равные интервалы времени, [вменяются по определённому закону (пропорционально іроизводной контролируемой величины). Одним из перспективных :одходов к решению задачи повышения оперативности операций онтроля является рандомизация потока циклов контроля, однако вязанные с этим вопросы изучены недостаточно.

Цель работы: Исследовать возможность повышеню эффективности операций контроля за счёт введения элементе) случайного управления потоком событий, образуемым циклам! контроля во времени.

Основные задачи исследований:

1. Разработать показатель эффективности, который буде^г. чувствителен к времени ЗО АС. При формировании показателе эффективности воспользоваться результатами теорш стохастической индикации.

2. Разработать математическую модель процесса дискретногс контроля с восстановлением, которая позволит оценить численное значение и получить аналитическое выражение показателя эффективности в области её параметров.

3. Исследовать влияние рандомизации моментов контроля на время 30 АС.

4. Проанализировать разработанную модель контроля с постоянным (детерминированная модель контроля (ДМК)) и рандомизированным (стохастическая модель контроля (CMK)j межконтрольным интервалом, определить критерий выбора предпочтительной модели контроля.

5. Провести статистическое моделирование процессов контроля при различных моделях контроля для проверки полученных аналитических зависимостей с использованием экспериментальных данных стендовых испытаний.

Методы исследований. Для выполнения поставленных задач использовались методы теории вероятностей, а также её нового раздела - теории стохастической индикации, теории массового обслуживания, теории эффективности, теории испытаний и контроля, математической теории надёжности и теории восстановления. Экспериментальные исследования проводились путём моделирования разработанных методов и реализации разработанных алгоритмов на ЭВМ.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

6. Разработан показатель эффективности, который чувствителен к времени ЗО АС и позволяет оценить эффективность одиночной операции контроля. При формировании показателя эффективности использовались методы теории стохастической индикации - нового раздела теории вероятностей.

7. Получены аналитические выражение показателя эффективности, в области параметров математической модели

процесса дискретного контроля с восстановлением при постоянном (ДМК) и рандомизированном (СМК) межконтрольном интервале, а также при использовании смешанной (комбинированной) модели (СмМК).

3. Показано, что путём рандомизации моментов контроля (при сохранении их общего числа) в ряде случаев (в условиях ограничений на допустимое временя ЗО АС и число циклов контроля) можно добиться увеличения вероятности безотказного функционирования объекта контроля.

4. Определён критерий выбора предпочтительной модели контроля.

Достоверность научных положений, полученных результатов л выводов базируется на применении адекватного математического шпарата и подтверждается результатами статистического яоделирования на ЭВМ.

Практическая ценность заключается в разработке:

1. Программного обеспечения преобразования формата жспериментальных данных стендовых испытаний к стандартному формату dBASE IV и формату векторов системы автоматизации математических расчётов MATLAB.

2. Комплекса программ, осуществляющих первичную обработку «спериментальными данными стендовых испытаний (отбраковка .номальных измерений и сглаживание).

3. Комплекса программ, позволяющего вычислить значения юказателя эффективности на базе разработанной математической годели контроля, выбрать предпочтительную модель (СМК или (МК), максимизирующую показатель эффективности, и пределить её параметры (вторичная обработка кспериментальных данных стендовых испытаний).

4. Программного комплекса для статистического моделирования
роцесса контроля на ЭВМ с использованием экспериментальных
энных стендовых испытаний.

Полученные практические результаты могут применяться ри решении задач анализа и синтеза систем автоматического энтроля из состава информационно-измерительных систем азличного назначения.

Результаты внедрения. Разработанные методы, модели и рограммы являются частью работ, проводимых в рамках ОКР исследование динамических характеристик объектов аказчика

при стендовых испытаниях и разработка программного обеспечения обработки измерений", фундаментальной НИР "Радон-ГКНО", и используются при разработке перспективных бортовых контрольно-диагностических комплексов в КБ "Салют" и ГНИКИ СКУ "Система".

Комплекс программ и методика их применения переданы на кафедру Систем автоматического управления БГТУ им. Д.Ф. Устинова. Результаты исследований используются в учебном процессе при дипломном проектировании и в практических занятиях по курсу "Архитектура и организация информационно-вычислительных комплексов", проводимых для студентов факультета Систем управления.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всероссийской молодёжной научной конференции "XXIII Гагаринские чтения", Москва, РГТУ-МАТИ, 8-12 апреля 1997 г.; на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности", СПб., МЦЭНТ, 14-16 октября 1996 г.; на 8-й научно-технической конференции "Экстремальная робототехника", СПб., ЦНИИ РТК, 16-18 апреля 1997 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Объём и структура диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 77 наименований и пяти приложений. Основная часть изложена на 9Q страницах машинописного текста, имеет Щ рисунков и 3 таблицы.